- Tarvittavat materiaalit
- Kuinka kela ase toimii?
- Piirikaavio
- Kelan kelaaminen
- Mini-kela-aseen toiminta
Coil Gun, kuten monet ihmiset ajattelevat (minä mukaan lukien), ei ole vain hauska lelu, jossa on putki ja muutama kela sen ympärillä ja joka voi ampua ammuksia tietylle etäisyydelle. Sandian kansallisten laboratorioiden tutkijat uskovat, että coilgun voidaan suunnitella kiihdyttämään hiukkasia suuremmalla nopeudella, joka on riittävän korkea paeta maan painovoimasta. Kyllä, kuulit sen oikein! Kelapyssyä voidaan mahdollisesti käyttää satelliittien laukaisemiseen tulevaisuudessa. Ehkä on ihmisiä, jotka ovat kokeilleet sitä ja myös työskentelevät parhaillaan sen parissa. Avaruussovellusten lisäksi armeija näyttää myös olevan kiinnostunut toisesta kelapistoolista, jota kutsutaan rautatykiksi tai rautatykiksi, joka voi ampua ammuksia.
Kaikki tämä sai minut kiinnostumaan rakentamaan oman version Coil Gun. Lisäksi on niin tyydyttävää leikkiä ja katsella, kuinka metalliammukset ponnahtaa ulos kelasta napin painalluksella. Ennen kuin aloitamme, haluaisin tehdä selväksi, että tämä projekti on puhtaasti koulutustarkoituksiin, joten jos aiot rakentaa tämän aseen pakenemaan tuosta kiusaajasta lukiossa, sinun pitäisi luultavasti käydä psykologin luona. Hankkeeseen liittyy myös lentäviä metallikappaleita ja korkeita jännitteitä, joten ole varovainen työskennellessäsi. Tästä huolimatta aloitetaan.
Tarvittavat materiaalit
- Kuparilanka (emaloitu)
- IR-anturi (nopeuden mittaustyyppi)
- IRFZ44N MOSFET
- BC557 PNP -transistori
- 10k ja 1K vastus
- 7805 Säädin
- 0,1 uF
- Paina nappia
- Leipälauta
- Virtalähde (RPS)
- 9 V: n akku
Kuinka kela ase toimii?
Kelapistoolin perusperiaate on, että virtaa kuljettava johdin indusoi magneettikentän sen ympärillä, jonka Faraday totesi. Tämän magneettikentän voimakkuuden parantamiseksi nykyinen johdin käämitään kelaksi. Nyt kun tämä kela saa virran, se tuottaa magneettikentän ympärilleen, joka on tarpeeksi vahva houkutellakseen metalli- (tai muita ferromagneettisia) kappaleita eli ammuksia.
Tällainen järjestely houkuttelee ammuksen siihen vain toisesta päästä ja kun se saavuttaa toisen pään, se vetää jälleen puolan sisään ja siten ammus pysyy kelan sisällä itsessään muutaman värähtelyn jälkeen. Tämä johtuu siitä, että ammuksen magnetoituminen prosessin aikana toimii magneettina, joten niin kauan kuin magneettikenttä on läsnä, ammuksella (magneetilla) on taipumus pysyä vain kelassa. Mutta kelapistoolin pitäisi laukaista ammus siitä, joten meidän on käytettävä anturia tarkistamaan, onko ammus päässyt kelan toiseen päähän ja milloin kela on kytkettävä pois päältä, tällä tavalla ammuksen liikkuu samalla nopeudella ja paeta kelasta.
Se saattaa kuulostaa yksinkertaiselta, mutta monimutkaisuutta voidaan lisätä käyttämällä useampaa kuin yhtä kelaa. Useita keloja käyttämällä ammuksen nopeutta voidaan lisätä, kun se kulkee kelan läpi. Toinen haastava tehtävä on hankkia riittävästi virtaa kelalle. Käämi voi kuluttaa missä tahansa välillä 5A - 10A 24 V: lla kierteiden lukumäärän ja kelan paksuuden perusteella. Joten niin suuren virran lähteenä useimmat ihmiset käyttävät isoa kondensaattoria sen käsittelemiseksi. Mutta opetuksessamme pitää asiat yksinkertaisina rakennamme yksivaiheisen kelapistoolin ja käynnistämme sen RPS-yksiköllä.
Piirikaavio
Tämän yksivaiheisen kelapistoolin täydellinen kytkentäkaavio on esitetty alla olevassa kuvassa.
Kuten näette, piiri on melko yksinkertainen. Piirin pääkomponentti on itse kela; näemme kuinka rakennamme sen seuraavassa otsikossa. Kela on jännitteellinen muodostavat 24V syöttöjännitteen muodostamiseksi meidän RPS, tarjonta on hallinnassa (kytketty) kautta N-Channel MSFET IRF544Z. Transistorin porttitappi vedetään alas 10 k: n vastuksen (R1) läpi ja diodia D1 käytetään vastavirran ohittamiseen kelan purkautuessa.
MOSFET on N-kanavainen ja siksi se pysyy kytkettynä pois päältä, kunnes portin kynnysjännite tässä tapauksessa 5V syötetään portin tapiin. Tämä tehdään painikkeella PNP-transistorin (BC557) kautta, kun painiketta painetaan, 5 V syötetään MOSFETin portin tapiin ja kela kytketään päälle. Tämä houkuttelee ammuksen ja työntää sen toiseen päähän. Heti kun ammus saavuttaa toisen pään, IR-anturintunnistaa sen ja lähettää 5 V: n signaalin PNP-transistorin tukitappiin 1K-virtaa rajoittavan vastuksen kautta. Tämä avaa transistorin ja siten 5 V: n ja MOSFET: n välinen yhteys katkaistaan ja kela sammutetaan. Siksi ammus pakenee kelasta ja laukaistaan. 5 V: n virtaa infrapunatunnistimelle ja transistorin ja MOSFETin laukaisemiseksi säätelee 7805-jännitteen säätimen IC 9 V -akusta.
Kelan kelaaminen
Kuten aiemmin kerrottiin, tämän piirin tärkein komponentti on kela. Ennen kuin aloitat kelan kelaamisen, sinun on päätettävä, mikä on ammuksen koko, minun tapauksessani käytän ruuvimeisselin kärkiä ammuksina. Mutta voit valita minkä tahansa, jolla on feromagneettisia ominaisuuksia. Ammuksen valitsemisen jälkeen meidän on valittava reikäputkimainen rakenne, joka riittää liukumaan ammuksen, vaikka sitä ei olisikaan suurta kitkaa. Yritin käyttää tyhjää täytekynää ja se toimi minulle hyvin. Voit valita yhden ammuksen koon perusteella. Sitten lieriömäisen pohjan pituus voi olla jopa 5 cm. Lopuksi hanki myös emaloitu kuparilanka, jonka paksuus on keskimäärin, minun on 0,8 mm paksu.
Kun olet kerännyt kaikki tarvittavat materiaalisi, soita suosikkisoitolistasi ja aloita kelan kelaus sylinterimäisen pohjan päälle. Varmista, että käämitys ei kierrä toisiaan eikä löysty helposti. Ensimmäisen käämikerroksen hionnan jälkeen voit käyttää eristysteippiä (sähköteippiä) sen kiinnittämiseen paikalleen ja aloittaa sitten toisen kerroksen siipimisen sen päälle samalla tavalla. Huomaa, että kelaa kelaa aina vain yhteen suuntaan, jos olet aloittanut vasemmalta oikealle saavutettuasi lopun ensimmäisen kerroksen aloittamiseksi uudelleen vasemmalta toisen kerroksen käämittämiseksi. Voit toistaa tämän vaiheen, kunnes saavutat 5–7 kerrosta. Tein noin 6 kerrosta, joista jokaisella oli noin 60 kierrosta. Käämijärjestelyni näyttää jotain tältä, kuten alla olevassa kuvassa.Olen käyttänyt kahta 3D-tulostettua levyä (valkoista väriä) vain varmistaaksesi kelan paikalleen, ne ovat valinnaisia.
Kelojen kanssa työskentely on aina haastavaa, ja se on kelattava oikein toimiakseen kunnolla, kuten Tesla Coil Projectissa, monilla ihmisillä ei ole oikeita tuloksia väärän kelauksen käämityksen takia.
Mini-kela-aseen toiminta
Kelan rakentamisen jälkeen voit jatkaa sen liittämistä kelapistoolin muuhun piiriin. Pidä mielessä, että kela saattaa kuluttaa yhtä korkeaa 5A: ta, joten kelaosaa ei voida rakentaa leipälaudalle, koska leipälautojen luokitus on yleensä vain 500 mA. Joten voit joko rakentaa koko piirin perf-levylle juottaessasi komponentit tai seuraamalla raakaa tapaa juottaa suurjännitelinjat suoraan leipälautan kautta, kuten olen tehnyt, kuten alla olevassa kuvassa näkyy.
Kuten näette, kela saa virtansa säännellystä virtalähteestä (alligaattoripidikkeestä) mosfetin kautta, jonka nastat on juotettu suoraan johtimiin. Mosfetin porttitappi vaatii vain 5 V: n ja siten se viedään leipätaululle, jonne jäljellä oleva piiri mukaan lukien jännitesäädin, transistori ja kytkin on rakennettu. Leipälauta saa virtansa 9V paristo vaikka akku leikkeet.
Kierrepistooliprojektin testaamiseksi laita metallikappale kelan sisään ja paina leipälautan painiketta. Tämän pitäisi laukaista ammus kelan ulkopuolelle. Älä myöskään paina nappia jatkuvasti, sillä se kela saa virran uudelleen ammuksen laukaisun jälkeen ja saattaa vahingoittaa kelaa pysyvästi. Projektin täydellinen toiminta löytyy videosta.
Toivottavasti rakennat projektin ja sait sen toimimaan. Jos sinulla on kysyttävää, voit jättää ne alla olevaan kommenttiosioon tai lähettää ne foorumeillemme muita teknisiä kysymyksiä varten.